EP0985590B1 - Procédé pour fabriquer des volants de direction de véhicule, en particulier des volants avec un revêtement de matériaux de haute valeur, et des volants fabriqués avec un tel procédé - Google Patents

Procédé pour fabriquer des volants de direction de véhicule, en particulier des volants avec un revêtement de matériaux de haute valeur, et des volants fabriqués avec un tel procédé Download PDF

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EP0985590B1 EP99117281A EP99117281A EP0985590B1 EP 0985590 B1 EP0985590 B1 EP 0985590B1 EP 99117281 A EP99117281 A EP 99117281A EP 99117281 A EP99117281 A EP 99117281A EP 0985590 B1 EP0985590 B1 EP 0985590B1
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EP
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layer
shells
cloth
steering wheel
impregnated
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Luigi Cavalli
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Cavalli Srl
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Cavalli Srl
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/04—Hand wheels
    • B62D1/06—Rims, e.g. with heating means; Rim covers

Definitions

  • the present invention relates to a new method of producing vehicle steering wheels, and which is particularly suitable for producing steering wheels with a covering of valuable material, e.g. brier; and to steering wheels produced using such a method.
  • a method of producing a steering wheel and a steering wheel according to the preamble of claim 1 and claim 11 respectively are known from WO-A-97 43 164.
  • a method of producing vehicle steering wheels, in particular steering wheels with a covering of valuable material characterized by comprising the steps of:
  • Said step of forming said supporting structure of said steering wheel preferably in turn comprises a step of forming in said outer cover layer of said structure at least one recessed portion permitting thermal expansion of said polymer material.
  • the present invention also relates to a vehicle steering wheel comprising a supporting structure of said steering wheel, the structure having at least one outer cover layer of a polymer material of predetermined density; and characterized by also comprising at least one pair of curved preformed half-shells fitted, facing each other, on opposite sides about at least one corresponding predetermined portion of said structure, or about the whole of the structure, so as to define a substantially continuous, tubular shell covering said structure portion; at least one layer of cloth, impregnated with a polymer resin, being wound about said structure portion, over said outer cover layer of the structure, and being interposed radially between said outer cover layer of said structure and said preformed half-shells.
  • Said supporting structure of said steering wheel preferably comprises, in said outer cover layer of polymer material, at least one recessed portion permitting thermal expansion of said polymer material.
  • the present invention therefore provides for producing, at relatively low cost, highly functional vehicle steering wheels with a covering of valuable material, e.g. real wood, and in particular of the same type of wood used for other interior parts of the vehicle (door panels, dashboard, etc.) to achieve a highly attractive effect.
  • a covering of valuable material e.g. real wood, and in particular of the same type of wood used for other interior parts of the vehicle (door panels, dashboard, etc.) to achieve a highly attractive effect.
  • the layer of impregnated cloth interposed between the polymer (e.g. polyurethane) supporting structure and the preformed half-shells (e.g. made of multilayer material with a sandwich structure of wood and cloth impregnated with polymer resin) ensures strong adhesion of the half-shells to each other and to the structure, despite the chemical incompatibility and poor natural adhesion of wood and polyurethane (or similar polymers).
  • the recessed portion in the outer cover layer of the structure permits thermal expansion of the polymer material of the. outer cover layer without radially compressing the preformed half-shells fitted to the outer cover layer, thus preventing thermal expansion of the structure from deforming, warping or even detaching the half-shells.
  • the steering wheel structure may be wound with an electric resistance heating element, which, being substantially incorporated in the cloth layer, does not raise the overlying layers.
  • the present invention therefore provides for producing, in a straightforward, low-cost manner, heated steering wheels with a wood veneer or covering of other valuable material, and of flawless finish.
  • Steering wheel 1 indicates as a whole a vehicle steering wheel, in particular for a car.
  • Steering wheel 1 comprises a supporting structure 2 of any shape and having at least one spoke 3 connected integrally to the vehicle steering column (not shown).
  • the vehicle steering column not shown.
  • Structure 2 in turn comprises a metal core 5 enclosed in an outer cover layer 6 of a polymer material of predetermined density, e.g. low-expansion polyurethane.
  • outer cover layer 6 of structure 2 comprises at least one recessed portion 7 to permit thermal expansion of the polymer material from which outer cover layer 6 is made : in the example shown, two diametrically-opposite circumferential grooves 7 are formed in outer cover layer 6 and extend along the whole length of portion 4 of structure 2 up to a connecting portion 8 for connection to spoke 3.
  • At least one layer 9 of cloth 10 impregnated with a polymer resin is wound about portion 4 of structure 2, over outer cover layer 6 of the structure : advantageously, though not necessarily, a commercial glass or polyester gauze impregnated, for example, with epoxy or melamine resin may be used.
  • a commercial glass or polyester gauze impregnated, for example, with epoxy or melamine resin may be used.
  • Over layer 9 of impregnated cloth 10, two curved preformed half-shells 11, 12 are fitted, facing each other, on opposite sides about portion 4 of structure 2 to define a substantially continuous, tubular shell 13 covering portion 4 of structure 2, so that layer 9 of impregnated cloth 10 is interposed radially between outer cover layer 6 of structure 2 and preformed half-shells 11, 12.
  • Half-shells 11, 12 form two symmetrical halves of tubular shell 13, which are separated longitudinally and connected along respective end edges 14, 15 of half-shells 11, 12 to define continuous tubular shell 13, which is arc-shaped in the example shown, and houses structure 2, in particular portion 4 of structure 2, of steering wheel 1.
  • Respective inner lateral surfaces 16, 17 of half-shells 11, 12 are substantially smooth and even, while respective outer lateral surfaces 18, 19 of half-shells 11, 12 may be of any shape, in particular to improve grip of steering wheel 1, and comprise, for example, a succession of ridges 20 and impressions 21 (shown schematically on half-shell 11 in Figure 1).
  • Preformed half-shells 11, 12 may be made of known multilayer composite material with a sandwich structure, in particular comprising an inner layer of wood, at least one intermediate layer of cloth impregnated with polymer adhesive, and an outer surface layer - of wood or not - defined for example by a brier veneer or made of kevlar, aluminium or other valuable material.
  • preformed half-shells 11, 12 comprise, at respective longitudinal ends 22, 23 adjacent to connecting portion 8 for connection to spoke 3, respective transverse seats 24, 25, which, when half-shells 11, 12 are connected to form tubular shell 13, define a continuous annular seat 26 in which to clinch a surface covering 27, e.g. of leather, applied visibly to structure 2 on the opposite side, circumferentially, to half-shells 11, 12, e.g. to cover connecting portion 8 for connection to spoke 3.
  • a surface covering 27 e.g. of leather
  • Half-shells 11, 12 may, of course, be shaped to comprise portions or cheeks (not shown) extending over all or part of spoke 3 (or all the spokes of steering wheel 1); in which case, clinching seats for surface covering 27, equivalent to seats 24, 25 described above, may be formed on the cheeks of half-shells 11, 12 covering spoke 3, and may, for example, extend crosswise to spoke 3, i.e. circumferentially with respect to steering wheel 1.
  • Half-shells 11, 12 may also, of course, be of any circumferential extension, even to the point of covering the whole circumference of steering wheel 1; and the outer lateral surfaces of half-shells 11, 12 may obviously be finished in any known manner, in particular, by applying a coat of paint 28.
  • steering wheel 1 may also comprise a known marketed electric resistance heating element 30 (shown schematically only in Figure 1 for the sake of simplicity) made, for example, of mesh, cloth or sponge with built-in electric resistors connectable to an external source, and which is wound about outer cover layer 6 of structure 2, beneath or incorporated in layer 9 of impregnated cloth 10.
  • the electric resistors may, of course be simply incorporated in cloth 10 of layer 9.
  • steering wheel 1 as described above is formed as follows. To begin with, supporting structure 2 of steering wheel 1, comprising metal core 5 and outer cover layer 6 of polymer material, is formed in substantially known manner; and the two diametrically-opposite circumferential grooves 7 described above, or other equivalent recessed portions permitting thermal expansion of the polymer material of outer cover layer 6, are formed in known manner in outer cover layer 6.
  • curved preformed half-shells 11, 12 for covering each portion 4 into which structure 2 is divided are formed of appropriate shape and size, for example, from sheets of multilayer sandwich composite material comprising an inner layer of wood and an outer surface layer of valuable material (e.g. brier, carbon fiber, etc.) bonded to each other via the interposition of one or more layers of cloth impregnated with polymer adhesives, e.g. epoxy or, better still, melamine resins.
  • polymer adhesives e.g. epoxy or, better still, melamine resins.
  • half-shells 11, 12 are prepared as follows.
  • a corresponding multilayer package comprising: an inner sheet of wood (tulipiè) which is eventually placed contacting layer 9 of impregnated cloth 10; a sheet of gauze (commercial woven glass or polyester fiber gauze) preimpregnated with melamine resin; a further sheet of wood (tulipiè); a further two sheets of preimpregnated gauze; and a final layer of brier, to a total thickness of about 2 mm.
  • gauze commercial woven glass or polyester fiber gauze
  • materials preimpregnated with melamine resin have the advantage of being storable at ambient temperature with no particular precautions required : once impregnated with liquid melamine resin, the sheets of gauze (or other cloth) are oven-dried to remove the solvents with which the resin is normally sold, but without initiating the polymerization reaction, so that the resulting preimpregnated material is ready for use to form the packages, described above, from which to form half-shells 11, 12. Moreover, materials preimpregnated with melamine resin require no catalysts or accelerators for the polymerization reaction, which takes place entirely when forming half-shells 11, 12.
  • the process parameters for molding half-shells 11, 12 may be as follows:
  • half-shells 11, 12 may obviously be cut, milled or otherwise worked in any known manner.
  • structure 2 is wound, over outer cover layer 6, with at least one layer 9 of cloth 10 (preferably glass or polyester gauze) impregnated with polymer (preferably epoxy) resin and designed, according to the invention, to ensure adhesion of half-shells 11, 12 to each other and to the underlying outer cover layer 6.
  • Layer 9 of cloth 10 may be preimpregnated with polymer resin before being wound onto outer cover layer 6, or may be impregnated with polymer resin after being wound onto outer cover layer 6, but obviously prior to application of preformed half-shells 11, 12. Whichever the case, preformed half-shells 11, 12 are then applied on layer 9 of impregnated cloth 10 to form substantially continuous, tubular shell 13 covering portion 4 or structure 2.
  • a polymerization reaction is produced of the polymer resin with which cloth 10 is impregnated, to bond half-shells 11, 12 to each other and, via the interposition of layer 9 of cloth 10, to outer cover layer 6 of structure 2.
  • the step to produce the polymerization reaction of the polymer resin with which layer 9 of cloth 10 is impregnated, and to bond half-shells 11, 12 to each other and to structure 2, is performed in a heated, e.g. aluminium, mold into which structure 2, complete with preformed half-shells 11, 12, is inserted; and the mold is brought to and maintained for a predetermined time at a sufficient temperature to produce the polymerization reaction of the polymer resin with which cloth 10 is impregnated.
  • the operating conditions at this step depend on the type of polymer resin used. For example, using glass gauze impregnated with Corepox 2007 epoxy resin marketed by ALCA Resine S.r.l., the process parameters may be as follows:
  • the polymer resin with which cloth 10 is impregnated adheres to inner lateral surfaces 16, 17 and penetrates between end edges 14, 15 of half-shells 11, 12 to substantially form an end-to-end bond.
  • adhesive may obviously be applied directly to end edges 14, 15 of half-shells 11, 12 to bond the end edges together.
  • the mold is appropriately shaped to impart a predetermined shape to one of or both half-shells 11, 12: in particular, the succession of ridges 20 and impressions 21.
  • Circumferential grooves 7 enable the polymer material of outer cover layer 6 to expand without exerting radial pressure on, and so deforming, half-shells 11, 12; and any further in-service expansion of the polymer material of outer cover layer 6 is also taken up by circumferential grooves 7 to safeguard the uniformity and adhesion of half-shells 11, 12.
  • half-shells 11, 12 may advantageously, though not exclusively, be made of multilayer material with a sandwich structure comprising an outer surface layer of valuable material.
  • half-shells 11, 12 may be made of multilayer composite material of the type described previously, but without the outer surface layer of valuable material; in which case, respective outer surface layers of valuable material, e.g. brier veneer or kevlar, are applied to preformed half-shells 11, 12 after the half-shells are formed apart, e.g. when preformed half-shells 11, 12 have already been applied to layer 9 of impregnated cloth 10.
  • tubular shell 13 defined by half-shells 11, 12; which operations may comprise, for example, polishing and varnishing, as well as application of cover 27, e.g. of leather, between tubular shell 13 and connecting portion 8 for connection to spoke 3; which application, as stated, is made possible by continuous annular clinching seat 26.
  • heating element 30 is obviously wound onto portion 4 of structure 2, over outer cover layer 6, prior to applying preformed half-shells 11, 12, and prior to or simultaneously with application of layer 9 of cloth 10, so that heating element 30 is either covered by or incorporated in layer 9.

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Claims (20)

  1. Procédé de fabrication de volants de direction pour véhicule (1), tout particulièrement des volants de direction dotés d'un revêtement en matériau précieux ;
    caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes :
    former une structure de support (2) d'un volant de direction (1), la structure comprenant au moins une couche de revêtement extérieur (6) d'un matériau polymère d'une densité prédéterminée ;
    former au moins une paire de préformées arquées demi gaines (11, 12) façonnées et taillées pour s'adapter, en se faisant face, sur des côtés opposés de part et d'autre d'une partie prédéterminée (4) de ladite structure, de manière à définir une gaine tubulaire sensiblement continue (13) recouvrant ladite partie de structure (4), procédé caractérisé par le fait qu'il comprend par ailleurs les étapes suivantes :
    enrouler au moins une couche (9) de tissu (10) imprégné d'une résine polymère autour de ladite partie de structure (4) et sur ladite couche de revêtement extérieur (6) de la structure (2) ;
    appliquer ladite au moins une paire de demi gaines préformées (11, 12) sur ladite au moins une couche (9) de tissu imprégné (10), de manière à former ladite gaine tubulaire sensiblement continue (13) recouvrant ladite partie de structure (4) ;
    déclencher une réaction de polymérisation de ladite résine polymère de manière à assembler lesdites demi gaines préformées (11, 12) l'une à l'autre et, par l'intermédiaire de l'interposition de ladite au moins une couche (9) de tissu (10), sur ladite couche de revêtement extérieur (6) de ladite structure (2).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de formation de ladite structure de support (2) dudit volant de direction (1) comprend à son tour une étape de formation à l'intérieur de ladite couche de revêtement extérieur (6) de ladite structure (2) d'au moins une partie en retrait permettant la dilatation thermique dudit matériau polymère.
  3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite étape de déclenchement de ladite réaction de polymérisation de ladite résine polymère est réalisée dans un moule chauffé, dans lequel est insérée ladite structure (2), dotée de ladite paire au moins de demi gaines préformées (11, 12); ledit moule ayant été usiné pour donner une forme finale prédéterminée aux dites demi gaines préformées (11, 12).
  4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que, pendant ladite étape de formation de ladite structure de support (2) dudit volant de direction (1), deux rainures circonférentielles diamétralement opposées (7) sont formées dans ladite couche de revêtement extérieur (6) de ladite structure (2) et elles s'étirent de manière longitudinale sensiblement le long de toute l'extension de ladite partie de structure (4).
  5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites demi gaines préformées (11, 12) sont constituées d'un matériau composite multicouche comprenant une couche intérieure en bois, au moins une couche intermédiaire de tissu imprégné d'un adhésif polymérique, et une couche de surface extérieure en matériau précieux, définie, par exemple, par un placage en bois de bruyère ou par une couche de kevlar ou d'aluminium.
  6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend, après ladite étape d'application desdites demi gaines préformées (11, 12) sur ladite au moins une couche (9) de tissu imprégné (10), l'étape suivante :
    appliquer sur lesdites demi gaines préformées (11, 12) des couches respectives de surface extérieure en matériau précieux, définies, par exemple, par des placages en bois ou constitués de kevlar ou d'aluminium.
  7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite au moins une couche (9) de tissu (10), constituée de préférence de gaze en fibre de verre ou de polyester, est pré-imprégnée avec ladite résine polymère avant d'être enroulée sur ladite couche de revêtement extérieur (6) de ladite structure (2), ou est imprégnée de ladite résine polymère après avoir été enroulée sur ladite couche de revêtement extérieur (6), mais, dans tous les cas, avant l'application desdites demi gaines préformées (11, 12) ; ladite résine polymère avec laquelle ladite au moins une couche (9) de tissu (10) est imprégnée, étant choisie dans le groupe comprenant des résines époxy et de mélamine.
  8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites demi gaines préformées (11, 12) comprennent, aux extrémités longitudinales respectives, des logements transversaux (24, 25) destinés à assujettir un revêtement de surface (27), par exemple un revêtement en cuir, appliqué de manière visible sur ladite structure ;
  9. procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend également, avant ladite étape d'application desdites demi gaines préformées (11, 12) sur ladite au moins une couche (9) de tissu imprégné (10), l'étape suivante :
    enrouler un élément chauffant à résistance électrique (30) sur ladite partie de structure (4), au-dessus de ladite couche de revêtement extérieur (6) de la structure (2).
  10. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit élément chauffant (30) est constitué de mailles, d'un tissu ou d'une éponge ayant des résistances électriques intégrées, et est enroulé sur ladite couche de revêtement extérieur (6) de ladite partie de structure (4) avant ladite au moins une couche (9) de tissu imprégné (10), ou simultanément avec ladite au moins une couche (9) de tissu imprégné (10), de manière à ce que ledit élément chauffant (30) soit recouvert par ladite au moins une couche (9) de tissu imprégné (10) ou qu'il soit incorporé dans ladite au moins une couche (9) de tissu imprégné (10).
  11. Volant de direction pour véhicule (1) comprenant une structure de support (20) dudit volant de direction (1), la structure ayant au moins une couche de revêtement extérieur (6) d'un matériau polymère d'une densité prédéterminée ; et caractérisé en ce qu'il comprend également au moins une paire de préformées arquées demi gaines (11, 12) adaptées, en se faisant face, sur des côtés opposés de part et d'autre d'au moins une partie prédéterminée correspondante (4) de ladite structure (2), de manière à définir une gaine tubulaire sensiblement continue (13), recouvrant ladite partie de structure, et caractérisé en ce qu'il comprend également au moins une couche (9) de tissu (10) imprégnée d'une résine polymère, enroulée autour de ladite partie de structure (4), au-dessus de ladite couche de revêtement extérieur (6) de ladite structure (2), et étant interposée radialement entre ladite couche de revêtement extérieur (6) de ladite structure (2) et lesdites demi gaines préformées (11, 12).
  12. Volant de direction selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite structure de support dudit volant de direction comprend, à l'intérieur de ladite couche de revêtement extérieur (6) en matériau polymère, au moins une partie en retrait permettant une dilatation thermique dudit matériau polymère.
  13. Volant de direction selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite structure de support (2) dudit volant de direction (1) comprend, à l'intérieur de ladite couche de revêtement extérieur (6) en matériau polymère, deux rainures circonférentielles diamétralement opposées (7), s'étirant de manière longitudinale sensiblement le long de toute l'extension de ladite partie de structure (4).
  14. Volant de direction selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que lesdites demi gaines préformées (11, 12) sont constituées d'un matériau composite multicouche comprenant une couche intérieure en bois, au moins une couche intermédiaire de tissu imprégné d'un adhésif polymérique, et une couche de surface extérieure en matériau précieux, définie par exemple par un placage en bois de bruyère ou par une couche de kevlar ou d'aluminium.
  15. Volant de direction selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend, au-dessus desdites demi gaines préformées (11, 12), des couches respectives de surface extérieure en matériau précieux, définies par exemple par des placages en bois de bruyère ou constitués de kevlar ou d'aluminium.
  16. Volant de direction selon l'une des revendications 11 à 15, caractérisé en ce que ladite structure de support (2) du volant de direction (1) comprend une âme métallique (5) enfermée dans ladite couche de revêtement extérieur( 6) en matériau polymère ; ledit matériau polymère étant du polyuréthane ; ladite au moins une couche (9) de tissu (10) étant constituée d'une gaze en fibre de verre ou de polyester ; et ladite résine polymère avec laquelle ladite au moins une couche (9) de tissu (10) est imprégnée étant choisie dans le groupe comprenant des résines époxy et des résines mélamine.
  17. Volant de direction selon l'une des revendications 11 à 16, caractérisé en ce que les demi gaines préformées (11, 12) comprennent, aux extrémités longitudinales respectives, des logements transversaux (24, 25) destinés à fixer un revêtement de surface (27) par exemple, un revêtement en cuir.
  18. Volant de direction selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdites extrémités longitudinales respectives (22, 23) desdites demi gaines préformées sont situées au niveau d'une partie de raccordement (8) raccordant ladite partie de structure à un bras (3) dudit volant de direction(1) ; lesdits logements transversaux respectifs (24, 25), lorsque lesdites demi gaines (11, 12) sont raccordées de manière à former ladite gaine tubulaire (13), définissant un logement annulaire continu permettant d'assujettir ledit revêtement de surface (27), lequel est appliqué de manière visible sur ladite structure, sur le côté opposé, de manière circonférentielle, sur lesdites demi gaines (11, 12) de manière à recouvrir ladite partie de raccordement.
  19. Volant de direction selon l'une des revendications 11 à 18, caractérisé en ce qu'il comprend également un élément chauffant à résistance électrique (30) enroulé sur ladite couche de revêtement extérieur (6) de ladite partie de structure (2), au-dessous de ladite au moins une couche (9) de tissu (10) imprégné, ou incorporé dans ladite au moins une couche (9) de tissu imprégné (10).
  20. Volant de direction selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'élément chauffant (30) est constitué de mailles, de tissu ou d'éponge ayant des résistances électriques intégrées ; ledit élément chauffant (30) étant recouvert par ladite au moins une couche (9) de tissu imprégné (10), ou incorporé dans ladite au moins une couche (9) de tissu imprégné (10).
EP99117281A 1998-09-03 1999-09-02 Procédé pour fabriquer des volants de direction de véhicule, en particulier des volants avec un revêtement de matériaux de haute valeur, et des volants fabriqués avec un tel procédé Expired - Lifetime EP0985590B1 (fr)

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